15 - ma’ruza
METALLARNING KORROZIYASI
Tayanch so’zlar
Korroziya, po’lat, metall, sirt, passiv.
Ko’p metallar tevarak-atrofdagi havo, suv, kislota, miqdor va
tuzlarning eritmalari ta’sirida yemiriladi. Bu hodisa korroziya deb
ataladi. Korroziya, lotincha (corrozio) so’z bo’lib, yemirilish so’zidan
kelib chiqqan. Korroziya o’zining fizik - kimyoviy xarakteri jihatdan
ikki xil bo’ladi.
1) Kimyoviy;
2) Elektrokimyoviy korroziyalardir.
Metallda korroziyaning qaysi turi sodir bo’lishi metallni qurshab
turgan tashqi muhitga bog’liq. Metallga quruq gazlar (masalan: kislorod,
sulfid angidrid, vodorod sulfid, galogenlar) ta’sir etganda kimyoviy
korroziya sodir bo’ladi. Bu hodisa ayniqsa, yuqori haroratli sharoitlarda
ko’p uchraydi. Shuning uchun u metallni gaz korroziyasi deb ham
ataladi. Gaz korroziyasi ayniqsa, metallurgiyaga katta zarar yetkazadi.
Temir va po’lat buyumlarini gaz korroziyadan saqlash uchun ularning
sirti alyuminiy bilan qoplanadi.
Suyuq yoqilg’ilar ta’sirida vujudga kelgan korroziya ham
kimyoviy korroziya jumlasiga kiradi suyuq yoqilg’ilarning asosiy
74
tarkibiy qismlari metallarni korroziyalantirmaydi, lekin neft va surkov
moylari tarkibidagi oltingugurt, vodorod sulfid va tarkibida oltingugurt
bo’lgan organik moddalarning metallarga ta’siri natijasida korroziya
vujudga keladi. Suvsiz sharoitda bu ta’sir kuchli namoyon bo’ladi.
Sof kimyoviy korroziya nisbatan kam uchraydi. Metallar asosan
elektrokimyoviy korroziya tufayli yemiriladi.
Elektrokimyoviy korroziya metallda kichik galvanik elementlar hosil
bo’lishi natijasida vujudga keladi. Bunday galvanik elementlarni hosil
bo’lishiga sabab:
1) Ko’p metallar tarkibida qo’shimcha holida boshqa metallar
bo’lishi;
2) Metall hamma vaqt suv, havo nami va elektrolitlar qurshovida
turishidir.
Misol uchun po’lat korroziyasini ko’rib chiqamiz.
Nam havoda po’latda ham galvanik elementlar yuzaga chiqadi,
chunki po’latda hamma vaqt sementit Fe
3
C qo’shimchasi bo’ladi. Po’lat
elektrolitlar eritmasi qurshovida bo’lganida, uning temiri - anod va
sementit - katod rolini o’taydi. Bunday galvanik element ishlaganida
elektronlar temirdan Fe
3
Cga tomon harakat qiladi va uning sirtidagi
kislorod bilan suvni OH ionlariga aylantiradi.
H
+
ionlarni esa H
2
ga qadar qaytaradi. Po’lat tarkibidagi temir OH
ionlari
bilan birikib,
Fe(OH)
2
ga
aylanadi.
Natijada
po’lat
korroziyalanadi.
Temir qalayga tegib tursa, korroziya temir misga tegib
turgandagiga qaraganda sustroq sodir bo’ladi. Temir ruhga tegib tursa,
hech zanglamaydi, chunki temir ruhga qaraganda asl metalldir:
75
elektrolitlar ishtirokida ruh bilan temir hosil qilgan galvanik elementda
ruh anod, temir katod vazifasini bajaradi. Ruh sirtidan Zn
+2
ionlar ajralib
chiqadi. Ular eritmadagi OH
-
ionlar bilan birikib, Zn(OH)
2
ga aylanadi.
Metallarni korroziyadan saqlash
Metallarni korroziyadan saqlashda bir qancha tadbirlar ko’riladi:
1) Metall sirtini boshqa metall bilan qoplash.
Bu maqsadda ishlatiladigan metallning normal elektrod potensiali
metallarning aktivlik qatorida korroziyadan saqlanishi kerak bo’lgan
metallnikiga qaraganda manfiy qiymatga ega bo’lishi lozim.
Temirni qalay bilan qoplaganimizda katod qoplashga ega bo’lamiz,
chunki qoplovchi metall qoplanuvchi metallga qaraganda aslroq.
2) Metallni metall bo’lmagan moddalar bilan qoplash.
Metallarning sirtini lak, bo’yoq, rezina, tez quriydigan mineral,
moylar (salidol, texnikaviy vazelin) bilan qoplash. Emallash va
hokazolar metallarni korroziyadan asraydi.
3) Metallarga turli qo’shimchalar kiritish. Odatda, po’latga 0,2-
0,5%
mis
qo’shish bilan po’latning korroziyaga nisbatan
mustahkamligini atmosfera sharoitida 1,5-2 martaga oshirish mumkin.
Zanglamaydigan po’lat tarkibida 12% ga qadar xrom bo’ladi. Bu xrom
passiv holatda bo’lib, po’latga mustahkamlik beradi. Po’latga nikel va
molibden qo’shilganda uning korroziyaga chidamliligi yanada ortadi.
Tarkibida 18% xrom va 8% nikel bo’lgan po’lat hech ham zanglamaydi.
4) Metall sirtini kimyoviy birikmalar bilan qoplash. Maxsus
kimyoviy operatsiyalar o’tkazib, metall sirtini korryuziyaga chidamli
birikmalar pardasi bilan qoplash mumkin. Bunday pardalar - oksidli,
fosfatli, xromatli va hokazo pardalar nomi bilan ataladi. Ular bir necha
76
sinfga bo’linadi.
Metall sirtida korroziyaga chidamli oksid parda hosil qilish
jarayoni oksidlash deyiladi. Metall buyumlarini oksidlashning uch usuli
mavjud.
1) Metall buyum sirti yuqori haroratda organik moddalar bilan
oksidlantiriladi (qoraytiriladi, ko’kartiriladi va hokazo).
2) Metall buyum (MnO
2
, K
2
O
7
kabi) oksidlovchilar ishtirokida
konsentrlangan
ishqor
eritmasi
bilan
suyuqlikning
qaynash
haroratigacha qizdiriladi.
3) Metall buyumni biror elektrolit eritmasi ichida anod qutichaga
joylab elektroliz o’tkaziladi, bu jarayon anodirlanish deyiladi.
Po’lat buyumlarini oksidirlash natijasida hosil bo’ladigan himoya
parda asosan temirning magnitli oksion Fe
3
O
4
dan iborat bo’lib,
nihoyatda zichdir.
Metall buyum sirtida fosfatli himoya pardalar hosil qilish uchun
buyumli sulfat kislotaning temirli yoki marganesli turlarining qaynoq
eritmasi bilan ishlov beriladi.
Natijada metallning sirti juda puxta suvda erimaydigan fosfat parda
bilan qoplanadi.
Savollar
1. Korroziya deb nimaga aytiladi?
2. Korroziya necha xil bo’ladi?
3. Kimyoviy korroziya deb nimaga aytiladi?
4. Elektrokimyoviy korroziya deb nimaga aytiladi?
5. Suyuq yoqilg’ilar ta’sirida qanday korroziya vujudga keladi?
77
6. Elektrokimyoviy korroziyada galvanik elementlarning hosil
bo’lishiga nima sabab bo’ladi?
7. Po’lat korroziyasi qanday sodir bo’ladi?
8. Metallarni korroziyadan saqlash uchun qanday tadbirlar
qo’llaniladi?
9. Metall buyumlarni oksidlashning nechta usuli mavjud?
10. Metall sirtida korroziyaga chidamli oksid parda hosil qilish
jarayoni nima deb ataladi?
16 - ma’ruza
SIRT HODISALARI. SIRT ENERGIYASI
Tayanch so’zlar
Sirt, potensial, adsorbsiya, adsorber, gel, xemosorbsiya, silikagel.
Suyuqliklarda sirt taranglik kuchining kelib chiqishiga sabab,
suyuqlikning sirt qavatidagi molekulalarni uning ichki qavatidagi va
tomonlaridagi molekulalar tortib turishi natijasida suyuqlikning sirt
qavati uning ichki qavatlariga qaraganda ortiqcha erkin energiya
zaxirasiga ega bo’ladi. Sirt qavatidagi ortiqcha erkin energiya miqdori:
A = δ
.
S
Bu yerda, A - ortiqcha erkin energiya;
σ - suyuqlikning sirt tarangligi, ya’ni sirtni 1m
2
kattalashtirish uchun sarf qilinadigan ish miqdoriga teng energiya;
S - suyuqlik sirti.
Sirt
energiyasi
o’z tabiati jihatdan potensial energiya.
Termodinamikaning II qonuniga muvofiq har qanday jism o’zining sirt
78
energiyasini mumkin qadar kamaytirishga intiladi. Jism sirtida erkin
energiyani kamaytiradigan jarayonlar sodir bo’ladi. Shuning uchun ham
kolloid sistemalar termodinamik jihatdan barqaror sistemalardir.
Suyuqlik yoki qattiq jism sirtida boshqa modda molekulalari,
atomlari va ionlarining yig’ilishi adsorbsiya deyiladi.
O’z sirtiga boshqa modda zarrachalarini yutgan modda adsorbent,
yutilgan modda esa adsorbtiv deb ataladi.
Metallurgiya sanoatida ammiakni idishda qizdirilib, so’ngra
sovitilib, faollashtirilgan ko’mir solinsa, u ammiakni yutib olib, uning
bosimini kamaytiradi. Pechlarda ko’mir boshqa (H
2
S va hokazo)
gazlarni ham yuta oladi. Buning natijasida ko’mirning og’irligi ortadi.
Agar gazning konsentratsiyasi kam bo’lsa, ko’mir idishdagi gazning
hammasini yutib olishi mumkin. Adsorbsiya hodisasi faqat ko’mirgagina
emas, balki boshqa barcha g’ovak moddalarga ham xosdir. Masalan,
sanoatda turli gellar o’z sirtiga har xil to’siqlarni yutadi. Qattiq jismga
tashqi muhitdan moddalarning yutilishi sorbsiya deyiladi. Agar modda
qattiq jism sirtiga yutilsa, bu hodisa adsorbsiya, uning ichki qismiga
yutilsa, adsorbsiya deyiladi. Agar kimyoviy reaksiya tufayli yutilsa, bu
hodisa (kimyoviy) xemosorbsiya deyiladi. Adsorbsiya hodisasi qattiq
jism bilan suyuq jism o’rtasida qattiq jism bilan gaz o’rtasida, suyuqlik
bilan gaz o’rtasida va bir-birida kam eriydigan ikki suyuqlik o’rtasida
sodir bo’lishi mumkin.
Adsorbsiya yutuvchi va yutiluvchi moddalarning tabiatiga,
haroratga, gazning bosimiga (yoki eritmaning konsentratsiyasiga),
shuningdek, adsorbentning solishtirma sirtiga bog’liqdir.
Adsorbentning solishtirma sirti
79
Metallurgik sanoatda modda ko’pincha maydalanadi. Modda hadeb
maydalanaversa, uning sirti kattalashadi.
Masalan 1 sm
2
kubning sirti 6 sm
2
ga teng
Kubning qirrasi
Donasi
Umumiy sirti
1 sm
1 dona
6 sm
10
-1
10
3
dona
6
.
10
10
-2
10
6
dona
6
.
10
2
10
-3
10
3
dona
6
.
10
3
10
-4
10
12
dona
6
.
10
4
10
-3
10
15
dona
6
.
10
5
10
-6
10
18
dona
6
.
10
6
10
-7
10
21
dona
6
.
10
7
(6000 m
2
)
Fazalar o’rtasidagi sirtni xarakterlash uchun solishtirma sirt degan
tushuncha kiritilgan. 1 kg modda sirti shu moddaning solishtirma sirti
deyiladi.
Sanoatda moddaning solishtirma sirti uning maydalanish (yoki
disperslik darajasiga bog’liq bo’ladi. Modda maydalangan sari uning
solishtirma sirti kattalashaverada.
Adsorbsion muvozanat
Adsborsiya hodisasi ham xuddi suyuqlikning bog’lanishi,
moddaning suvda erishi kabi qaytar jarayondir. Har qanday qaytar
jarayondagi kabi, bu yerda ham yutilish va ajralib chiqish
jarayonlarining tezligi barobarlashib, sistema adsorbsion muvozanatga
keladi.
Odatda, adsobrsion muvozanatlar juda tez (sekundlar, minutlarda)
qaror topadi.
80
Sanoatda adsorbsion muvozanat uzoq vaqt davomida qaror
topmasa, adsorbsiya boshqa xil jarayonlar bilan murakkablashgan deyish
mumkin. Adsorbsion muvozanat holati harorat o’zgarganda o’zgaradi.
Adsorbsiya jarayoni issiqik chiqishi bilan boradi. Adsorbsiya
vaqtida ajralib chiqadigan issiqlik adsorbsiya issiqligi deyiladi. Sanoatda
haroratni oshirish orqali adsorbentga yutilgan moddani ko’proq
qaytadan chiqarish mumkin.
Qattiq jism sirtidagi adsorbsiya
Qattiq jism ham xuddi suyuqlik kabi, sirt energiyasiga, demak, sirt
tarangligiga ega.
Adsorbentning sirt birligiga (1m
2
ga) yutilgan moddaning gramm -
molekula
hisobidagi
miqdori
solishtirma
adsorbsiya
deyiladi.
Solishtirma adsorbsiya
Г=x/S
ga teng.
X - yutilgan modda miqdori;
S - adsorbent sirti.
Lekin g’ovak-g’ovak tuzilgan qattiq adsorbentlarning (ko’mir
silikagel) sirtini o’lchash juda qiyin bo’lgani uchun amalda sanoatda
solishtirma adsorbsiyani topishda yutilgan modda miqdori adsorbent
og’irligiga bo’linadi.
X/T
X - yutilgan moddaning gramm hisobidagi og’irligi
M - adsorbentning gramm hisobidagi og’irligi.
Moddaning sirt birligiga (1m
2
ga) yutilishi mumkin bo’lgan eng
ko’p miqdori, maksimal solishtirma og’irligi deyilib, Г
m
bilan
belgilanadi.
Metallurgiya sanoatida adsorblanish maqsadida aktivlangan ko’mir
81
juda ko’p ishlatiladi. Aktivlangan ko’mir g’ovak modda bo’lib, asosan
ugleroddan iborat. Turli organik moddalarning havo kirmaydigan mayda
kuydirilishidan hosil bo’lgan ko’mirda har xil smolalar bo’lib, ular
ko’mirning teshiklarini bekitib qo’yadi. Bu smolalarni yo’qotib,
ko’mirning g’ovakligini oshirish maqsadida ko’mir maxsus ishlanadi,
ya’ni aktivlashtiriladi. Ko’mir qanday sharoitda aktivlanganiga qarab yo
kislotalarni yo asoslarni ko’proq adsorbsiyalaydi.
Metallurgik jarayonlarda 900°C da aktivlangan toza ko’mir
kislotalarni, 400-450°C da aktivlangan ko’mir asoslarni adsorbsiyalaydi.
Sanoatda adsorbsiya bilan bog’liq ishlarda ko’mirdan tashqari,
boshqa bir adsorbent silikatel ham ishlatiladi. Silikatel silikat kislotaning
suvsizlantirilgan geliydir. U asosan asoslarni adsorbsiyalaydi.
Adsorbsiya jarayoni bu moddani ikkinchisida so’rilishi bo’lib,
kimyoviy texnologiyada katta rol o’ynaydi.
Masalan, gaz aralashmalarini ajratib tozalashda aktiv ko’mir,
silikagel, kolloid moddalar kabi adsorbentlar ishlatiladi.
Adsorbsiyadan koks gazlaridan benzol olishda foydalaniladi.
Buning uchun aktiv ko’mir bilan to’latilgan adsorberga adsorbent
to’yinguncha gaz aralashmasi yuboriladi. So’ngra adsorberga 100°C li
suv bug’i beriladi, suv bug’i ko’mirga yutilgan benzolni siqib chiqaradi.
Natijada, benzol va suvdan iborat sistema hosil bo’ladi. Benzol suvda
erimasligi uchun endi benzolni ajratib olish qiyin bo’lmaydi.
Gazlar aralashmasini ajratishda ketma-ket adsorbsiya o’tkaziladi.
Avval past haroratda gazlar aralashmasi adsorbentga yuttiriladi. Keyin
asta-sekin qizdirilganda gazlar o’zining qaynash haroratiga muvofiq
adsorbentdan chiqa boradi.
82
Shu tariqa geliy va boshqa inert gazlar olinadi.
Savollar
1. Sirt qavatidagi ortiqcha erkin energiya miqdori nimaga teng?
2. Sirt energiya o’z tabiatiga ko’ra qanday energiya?
3. Adsorbsiya deb nimaga aytiladi?
4. Yutilgan moddalar nima deb ataladi?
5. Sanoatda gellar o’z sirtiga qanday moddalarni yutadi?
6. Xemosorbsiya deb nimaga aytiladi?
7. Adsorbsiya moddalarning qanday faktorlariga bog’liq?
8. Adsorbsion muvozanat deb nimaga aytiladi?
9. Qattiq jism sirtidagi adsorbsiya deb nimaga aytiladi?
10. Solishtirma adsorbsiya deb nimaga aytiladi?
17 - ma’ruza
FREYNDLIX FORMULASI
Tayanch so’zlar
Izoterma, empirik, muvozanat, desorbsiya, kinetik, taranglik.
O’zgarmas haroratda qattiq adsorbent sirtiga yutilgan gaz yoki
erigan modda miqdori bilan adsorbent og’irligi orasidagi bog’lanish
Freyndlixning adsorbsiya izotermasi deb ataydigan empirik formula
bilan ifodalanadi.
Bu yerda: x/m = x
.
c1/n
x - yutilgan moddaning gramm hisobidagi miqdori;
m - adsorbentning gramm hisobida olingan og’irligi;
83
c-eritmaning
adsborsion
muvozanat
vaqtidagi
konsentratsiyasi;
k va n - tajribadan topiladigan o’zgarmas qiymatlar;
K - adsorbsiyalanuvchi modda tabiatiga bog’liq kattalik.
Freyndlix formulasidan n va k g konstantalarni topish uchun grafik
usulidan foydalaniladi. Buning uchun tenglama logarifmlanadi.
lg x/m = lgK + 1/nlg C
lgC va lgx/m tajriba yo’li bilan topiladi.
AO chiziq lgK ga teng. Grafikdagi α burchak tangensi 1/n ga teng.
Shunday qilib bir necha konsentratsiyalarda x/m ni aniqlab, lgC va
lgx/m ning grafigidan k va n ni topa olamiz.
Sanoatda Freyndlix formulasi o’rtacha konsentratsiyalar uchungina
to’g’ri keladi, lekin katta va kichik konsentratsiyalar, shuningdek, katta
bosim uchun to’g’ri natijalar bermaydi.
Lengmyur formulasi
1916-yilda Lengmyur adsorbsiya izotermasi uchun yangi formula
taklif qildi. Bu formula molekulyar kinetik nazariyaga asoslanadi.
Molekulalarning adsorbsiyalanish tezligi uch faktorga:
1) Molekulalarning bir sekundda kelib sirtga urilish soniga;
2) Sirtda tasodifan ushlanib qoladigan molekulalar soniga;
3) Sirtning molekulalar bilan band bo’lmagan qismiga, desorbsiya
tezligi esa molekulalarning band joylardan ketish tezligiga bog’liqdir.
Shu asosda lengmyur tenglamasi quyidagicha yoziladi.
G=ap
.
bр/1+bр
Bu yerda: G- adsorbsiyalangan gaz miqdori;
ap, bp - a va b moddalarning gaz bosimi.
84
Eritmalarda sodir bo’ladigan adsorbsiya uchun Lengmyur
tenglamasi quyidagicha yoziladi.
G = Gе
.
к/1+кс mol/sm
2
Bu yerda: G - solishtirma adsorbsiya;
Gе - maksimal solishtirma adsorbsiya
C-eritmaning
adsorbsion
muvozanat
vaqtidagi
konsentratsiyasi
K - konstanta
Suyuqlik sirtida bo’ladigan adsorbsiya
Suyuqlik sirtida bo’ladigan adsorbsiya ikkiga bo’linadi:
1) musbat adsorbsiya
2) manfiy adsorbsiya
Suvga organik kislota yoki spirt (yoxud aldegid, keton, murakkab
efir, oqsil va hokazolar) aralashtiriladi, bu moddalar suvini sirt qavatida
yig’ilib, suvning sirt tarangligini kamaytiradi. Bu musbat adsorbsiya.
Lekin shunday moddalar borki, ular suv sirtiga tushib qolsa,
suvning sirt tarangligini oshirib yuboradi. Bular qatoriga osh tuzi va
boshqa elektrolitlar kiradi. Bu hodisa manfiy adsorbsiyalar.
Sanoatda ko’pincha sirt aktiv moddalar ishlatiladi. Suyuqlikni sirt
tarangligini kamaytiruvchi moddalar sirt aktiv moddalar, sirt tarangligini
oshiruvchi moddalar sirt noaktiv moddalar deyiladi.
Gibbs tenglamasi
Suyuqlik sirtidagi adsorbsiya bilan suyuqlikning sirt tarangligi
orasidagi miqdoriy bog’lanishni Gibbs quyidagi tenglamasi orqali
tushuntiradi.
G = - C/RT* D/DC;
85
G - erigan moddaning suyuqlik sirt birligrida yig’ilgan miqdori;
C - eritma konsentratsiyasi;
R - gaz konstantasi;
T - absolyut harorat;
D/DC - konsentratsiya o’zgarganda sirt tarangligining o’zgarishi;
D/DC ni P.A. Rebinder sirt aktivlik deb atagan.
Eritma konsentratsiyasi o’zgarsa, sirt taranglik kamaysa, modda
suyuqlik sirtiga adsorbsiyalanadi.
Eritma konsentratsiyasi ortishi bilan, sirt taranglik oshsa,
adsorbsiya bo’lmaydi.
Do'stlaringiz bilan baham: |